[发明专利]中空芯光纤和激光系统

说明书

一种中空芯光子晶体光纤(PCF)，包括外包层区域和由外包层区域围绕的7个中空管。中空管中的每一个熔合到外包层以形成限定内包层区域和由内包层区域围绕的中空芯区域的环。中空管彼此不接触，但以距相邻中空管的距离布置。中空管各自具有平均外直径d2和平均内直径d1，其中d1/d2等于或大于约0.8，诸如等于或大于约0.85，诸如等于或大于约0.9。还公开了一种激光系统。

技术领域

本发明涉及中空芯光子晶体光纤和包括这种中空芯光纤的激光系统。

背景技术

中空芯光子晶体光纤(PCF)已被公知多年，并且在一些应用中，由于其非常低的传播损耗、低非线性效应和高损伤阈值，与实心芯PCF相比非常有吸引力。

中空光纤是这样的光纤，其基本上在中空区域内引导光，使得只有很小部分的光功率在围绕芯体的固体光纤材料中传播。中空区域可以填充空气或任何其它气体，或者可以将其抽空以具有非常低的气体压力。

多年来已经开发了几种类型的中空芯PCF，诸如例如在US6892018中描述的中空芯光子带隙光纤，例如在US8306379中描述的Kagome设计型光纤。

Kagome型光纤借助于抗谐振效应引导光，并且允许比在光子带隙光纤中实现的基本更宽的光谱传输。

近年来，这种中空芯抗谐振光纤(ARF)已被深入研究，特别是其目的是进一步在低损耗和宽光谱传输方面改进光纤。

为了减少衰减，Kolyadin等人在光学快报(Optics Express)2013年第21卷第9514至9519页提出了一种具有由8个相同毛细管围绕的中空芯的中空芯光纤。得出的结论是，为了减少损耗，较大的芯尺寸是优选的，并且通过增加包层中的毛细管数量可以实现减少的损耗。

现有技术的中空芯抗谐振光纤的另一个缺点是它们不是纯粹的单模波导，因为它们也支持一些高阶模(HOM)。由于这些HOM通常具有相对较低的损耗，所以很难在没有HOM污染的情况下发射纯LP01模态，并且可以通过弯曲或外部应力来激发其它HOM。

为了试图解决这个问题并实现尽可能高的HOM抑制，同时保持LP01模态的合理低损耗，在Gunedi等人在2015年8月27日康奈尔大学图书馆arXiv：1508.06747[物理光学(physics.optics)]“由较高阶模态的谐振滤波的宽频带鲁棒单模中空芯PCF(Broad-bandrobustly single-mode hollow-core PCF by resonant filtering of higher ordermodes)”中提出了改进的光纤设计。在这篇文章中描述的ARR光纤包括由六个均匀间隔且非接触的毛细管(在下文中也称为中空管)围绕的中空芯(内直径D)，其具有壁厚t和内直径d，被支撑在厚壁支撑毛细管内。非触摸的玻璃元件具有定制的模态，以确保与较高阶的芯模态的谐振相位匹配耦合，使得它们以非常高的速率泄漏到支撑固体玻璃护套中。已经发现，在光纤以低损耗引导的宽波长带上可以实现非常高的HOM抑制，只要比率d/D≈0.68且管壁T的壁足够薄即t/D＝0.01。

WO15185761描述了一种类似的抗谐振中空芯光纤，其包括限定内包层表面的第一管状包层元件，附接到包层表面并一起限定具有有效半径的芯体的多个第二管状元件，第二管状元件以间隔开的关系布置，并且第二管状元件的相邻一个管状元件与其之间具有间隔，以及多个第三管状元件，各自嵌套在第二管状元件的相应一个管状元件内。得出的结论是用于抑制HOM的最优的管数是6。

发明内容

本发明的目的是提供一种缓解上述至少一个缺点的中空芯PCF。

在一个实施例中，目的是提供具有高光谱传输和高HOM抑制的中空芯PCF。

在一个实施例中，目的是提供具有高单模传输效率并且对弯曲基本上不敏感的中空芯PCF。